金刚钻 [复制链接]

第4版()
专栏：知识小品

金刚钻
王燮山
美丽炫目的金刚钻，它之所以贵重，不单在于它的稀少，而且在于这晶莹的宝石包含着无数劳动者的汗水。自然开采的金刚石，每开采一吨矿石，才能找到四分之一克拉（合0．05克）的金刚石，而每五粒这样的金刚石中，才有一粒达到宝石的标准；然后经过能工巧匠的久久琢磨，才变成浑身闪光的钻石。
金刚石的可贵，还在于它在工业中有着多种的用途。由于它具有一副世界上最硬最硬的身体，在钻探质地坚硬的岩层，深入地下寻找石油的时候，就得请嵌着金刚石的钻头来帮忙；它能制成最锋利的刀刃，人们用它来加工精密的零件，在精密的光学仪器上划线；裁割玻璃和进行雕刻工作，更是它的拿手本领了……。
金刚石是由什么化学成分组成的呢？长期以来，人们一直把它当作神秘的宝石。上世纪，有一位科学家打算研究它的折光性质，在阳光底下，用高倍数的放大镜来照射，不料当阳光聚集到金刚石身上的时候，突然冒出一缕青烟，金刚石像炭一样地燃烧，变成二氧化碳跑掉了。这一下，金刚石可现出了原形。原来它竟是木炭和石墨的亲兄弟。从科学家的显微镜下观看，它们都是由碳原子组成的，只是排列得不一样。金刚石是一种纯洁和透明的结晶碳，它里面的每一个碳原子都直接与相邻的四个原子紧密结合着，每一个碳原子到任何一个相邻的碳原子的距离都是相等的，因此原子之间组成了一个坚强的整体。石墨的内部，每一个碳原子到相邻的四个原子间的距离是不相等的，在离得较远的原子之间，联系比较弱，在这个方向上就容易断裂。木炭或者煤的里面，除含有粉末状的石墨以外，还混杂其他含碳的有机物，因此坚硬度远远赶不上金刚石。
碳是怎样变成美丽而坚硬的金刚石的呢？科学家从理论上计算表明，这需要几万个大气压和二三千度的高温。在这样的条件下，石墨的原子排列会发生变化，转变成金刚石。现在来看一下，在大自然中，金刚石是怎样孕育和诞生的：……岩浆受到地壳运动时的挤压作用，从地壳下面冒出来，充满着气体和碳，但是坚硬的岩层挡住了它的去路，岩浆的上部凝固而堵住了喷火口，引起巨大的爆发，产生巨大的压力（几万大气压），在高温岩浆中的石墨状的碳，突然受到高压，就结晶成金刚石了。这也就是金刚石大多生存在火山质的橄榄岩之中的道理。
既然能够在大自然生成的高温高压中，孕育和生成金刚石，那也一定能在人造的相同条件下诞生出来。科学家们进行了长期的研究。首先在熔融的铁液中，制出了极微细的金刚石粒。他们把含有碳和石墨的铁液，加热到三千度，然后使铁液突然冷却，在骤冷之下，铁的内部突然收缩，产生巨大的压力，这时其中的碳就结晶成金刚石，投入盐酸中，把周围的铁熔解，微细的金刚石粒就出来了。但是这种金刚石粒，颗粒细小，其中还含有杂质，一般是黑色的，硬度也比质地纯粹的钻石低，只能在工业中应用。有些人在石墨中加入硝化甘油，放在密闭器中，然后通电爆炸，利用爆炸时产生的高温高压，也制得了颗粒细小的金刚石。
怎样能使含有杂质的金刚石，变成光彩夺目的钻石？法国物理学家那米阿斯利用原子反应堆的回旋加速器达到了目的。回旋加速器中的慢中子流，不断轰击金刚石的原子，使其中的混杂物的化学性质有了改变，几天之后，金刚石就获得了新的美丽的色泽。